显示控制系统及读取装置制造方法
【专利摘要】在显示控制系统(100)中，读取装置(10)具备光源(14)和对从光源(14)出射并在显示面板(24)反射的光进行摄像的摄像光学系统(15)，显示面板(24)具备形成有信息图案(3)的信息图案层(40)和配置在信息图案层(40)的背面侧并漫反射来自光源(14)的光的反射侧(48)。光源(14)配置在摄像光学系统(15)的光轴上以外的位置处。在摄像光学系统(15)的光轴相对于反射层(48)垂直、且读取装置(10)与显示面板(24)接触的状态下，从光源(14)出射的光的中心光线到达反射层(48)的点与摄像光学系统(15)的光轴和反射层(48)相交的点相比位于光源(14)侧。
【专利说明】显示控制系统及读取装置
【技术领域】
[0001]本公开涉及通过读取装置光学读取形成在显示面板上的信息图案的显示控制系统等。
【背景技术】
[0002]一直以来，公知有在使用笔在纸上记入文字等时，将记入到纸上的信息电子化，并将该电子化了的信息发送给服务器或终端的技术(专利文献I)。在专利文献I中，通过读取由形成在纸面上的多个点构成的信息图案来检测笔的动作。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2007-226577号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]近年来开发出了用户能够使用触笔这种书写工具在显示装置的显示面上记入文字等，并在显示面上直接显示书写工具的轨迹的能够进行手写输入的系统。考虑将专利文献I所记载的读取信息图案的技术应用于这种系统中。但是，在显示装置上设置信息图案与在纸面上设置信息图案的情况相比，用于读取信息图案的光的行为将变得复杂，在现有的系统中，难以精度良好地读取信息图案。
[0008]本公开提供对提高形成在显示面板上的信息图案的读取精度有效的显示控制装置。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本公开的显示控制系统具备显示图像的显示面板和光学读取形成在显示面板上的信息图案的读取装置，读取装置具备:对显示面板出射光的至少I个以上的光源；对从光源出射并在显示面板反射的光进行摄像的摄像光学系统，显示面板具备:形成有信息图案的信息图案层；配置在信息图案层的背面侧，并漫反射来自光源的光的反射层，光源配置在摄像光学系统的光轴上以外的位置处，在摄像光学系统的光轴相对于反射层垂直、且读取装置与显示面板接触的垂直接触状态下，从光源出射的光的中心光线到达反射层的点与摄像光学系统的光轴和反射层相交的点相比位于光源侧。
[0011]另外，本公开的读取装置光学读取显示面板的信息图案，所述显示面板具有形成有信息图案的信息图案层、和配置在信息图案层的背面侧并漫反射光的反射层，读取装置具备:对显示面板出射光的至少I个以上的光源；对从光源出射并在显示面板反射的光进行摄像的摄像光学系统，光源配置在摄像光学系统的光轴上以外的位置处，所述读取装置被构成为，在摄像光学系统的光轴相对于反射层垂直、且该读取装置与显示面板接触的状态下，从光源出射的光的中性光线到达反射层的点与摄像光学系统的光轴和反射层相交的点相比位于光源侧。
[0012]发明效果
[0013]根据本公开，对于提高信息图案的读取精度有效。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是表示用户使用显示控制系统100的情况的概略图。
[0015]图2是显示控制系统100的框图。
[0016]图3是显示面板24的剖视图。
[0017]图4是表示数字笔10的概略结构的剖视图。
[0018]图5是用于说明来自照射部14的光的中心光线Lc到达反射片表面48a的点xc与物镜15a的光轴A和反射片表面48a相交的点xa之间的位置关系的概略图。
[0019]图6是用于说明被面板表面32a反射的反射光的光线与光圈18b之间的位置关系的概略图。
[0020]图7是表示具有2个照射部14的情况的变形例的概略图。
[0021 ] 图8是用于说明信息图案3的概略图。
[0022]图9是用于说明对标记31的位置进行数值化了的信息根据标记31的位置而不同的概略图。
[0023]图10是表示显示控制系统100的处理流程的流程图。
[0024]图11是显示控制系统200的框图。
[0025]图12是表示显示控制系统200的处理流程的流程图。
[0026]图13是表示信息图案3的其他例子的概略图。
【具体实施方式】
[0027]以下，参照适当附图详细地说明实施方式。但是，存在将不必要的详细说明省略的情况。例如，存在将已经公知的事项的详细说明、对实质上相同的结构的重复说明省略的情况。这是为了避免以下的说明不必要地冗长，使本领域技术人员容易理解。
[0028]需要说明的是，发明人是为了本领域技术人员充分理解本公开而提供附图及以下的说明，意图并不在于利用它们限定权利要求书所记载的主题。
[0029](实施方式I)
[0030]以下，使用图1?图10来说明实施方式I。
[0031][1.显示控制系统的概要]
[0032]图1是表示实施方式I所涉及的显示控制系统100的外观的概略图。显示控制系统100具备光学式数字笔(以下简称为“数字笔”)10和显示装置20。数字笔10为读取装置的一例。
[0033]显示装置20是液晶显示器，并能够在显示面板24 (显示部)的显示上显示各种图像，详细情况见后述。另外，在显示装置20上设置有表示与显示面板24的显示面上的位置有关的信息的信息图案3(点图案)。信息图案3被设置成在主视观察显示面板24时与显示面板24的显示面重叠。数字笔10通过光学读取信息图案3，从而检测出与显示面板24的显示面上的数字笔10的前端的位置有关的信息(以下也称为“位置信息”)，并将该位置信息发送给显示装置20。显示装置20将该位置信息作为输入而接收并进行各种显示控制。
[0034]例如，在使数字笔10的前端在显示面板24上移动的情况下，数字笔10根据连续读取的信息图案3，检测出连续的位置信息，以作为数字笔10的前端的轨迹。显示装置20根据数字笔10的前端的轨迹，在显示面板24上连续地显示点。由此，能够使用数字笔10在显示面板24上手写输入文字、图形等。另外，显示装置20根据数字笔10的轨迹，连续地消去显示面板24显示的点。由此，能够如使用橡皮那样使用数字笔10消去显示面板24的文字、图形。即，数字笔10能够作为读取装置起作用，并且也作为向显示控制装置100输入的输入装置起作用。
[0035][2.显示装置的结构]
[0036]以下，说明显示装置20。图2是表示显示控制系统100的概略结构的框图。
[0037]显示装置20具有接收来自外部的信号的接收部22、控制显示装置20整体的显示侧微机23和显示图像的显示面板24。
[0038]接收部22接收从数字笔10发送的信号，详细情况见后述。接收部22接收的信号被发送给显示侧微机23。
[0039]显示侧微机23由CPU及存储器等构成。在显示侧微机23中安装有用于使CPU工作的程序。例如，显示侧微机23基于从数字笔10发送的信号来控制显示面板24，变更显示面板24所显示的内容。
[0040]图3是表示配置有信息图案3的显示面板24的结构的概略剖视图。图3所示的显示面板24为有源矩阵方式的TFT彩色液晶显示面板的一例。
[0041]在图3中，显示面板24(液晶面板部)通过在对置的2个基板41、42之间封入液晶部件43而构成。各个基板41、42是具有透光性的板材，例如可以使用玻璃基板。需要说明的是，虽然未图示，但在显示面板24的、背面侧(图3中的下侧)的基板41上形成有作为液晶的驱动元件的薄膜晶体管、第I透明电极、信号电极和扫描电极。另外，在显示面板24的、表面侧(图3中的上侧)的基板24的背面侧(与基板41对置一侧)形成有至少具有红(R)、绿(G)、蓝(B)各种颜色的子像素5R、5G、5B(subpiXel)的像素5、划分像素5和子像素5R、5G、5B的黑矩阵45、第2透明电极。黑矩阵45是由具有与子像素5R、5G、5B相对应的开口部并且对子像素5R、5G、5B的边界部进行遮光的铬等的金属薄膜构成的遮光部件。像素5和黑矩阵45形成在滤色器44上。而且，在形成在2个基板41、42上的透明电极之间配置有被封入的液晶部件43。并且，在各个基板41、42的外侧的表面上配置有偏振片46。各个偏振片46粘贴在各个基板41、42上。
[0042]需要说明的是，滤色器44并不限定于RGB的滤色器。在滤色器44上可以形成青(C)、品红(M)、或黄(Y)等颜色的子像素，也可以形成白(W)的子像素。
[0043]在该显示面板24的背面侧的部位(具体而言，图3中的粘贴在下侧的基板41上的偏振片46的下侧)配置有背光装置51。背光装置51具有面光源部件47和漫反射片48。另外，在显示面板24的表面侧的部位(具体而言，图3中的粘贴在上侧的基板42上的偏振片46的上侧)配置有on-cell型的静电电容式的触摸面板49。需要说明的是，对于触摸面板49而言，可以是in-cell型的触摸面板，也可以是电阻压感式等其他方式的触摸面板。另外，也可以采用从显示面板24中省去了触摸面板49自身的结构。
[0044]显示面板24为以矩阵状配置有多个由颜色彼此不同的多个子像素5R、5G、5B(subpixel)构成的像素5的结构。显示面板24通过分别控制构成各个像素5的子像素5R、5G、5B的薄膜晶体管的导通/断开并选择性地控制液晶部件43的偏光性，从而能够彩色显示文字、图像。
[0045]另外，在显示面板24的触摸面板49上配置有用于利用数字笔10进行位置信息的检测的多个信息图案3 (位置信息图案)。各个信息图案3具有多个标记31(点)。如图3所示，该信息图案3通过在树脂制且具有透光性的基片32上以规定的排列图案形成多个圆形形状或方形形状等的标记31，并以覆盖多个标记31的方式在基片32上形成透光性的树脂层33而构成。树脂层33是用于调节折射率的层。基片32及树脂层33的层叠体成为相当于形成有信息图案3的信息图案层的光学薄膜40。并且，在树脂层33上设置有由透光性的粘合材料构成的粘合层34。光学薄膜40以基片32成为表面侧的方式通过粘合层34而将树脂层33侧粘贴在触摸面板49上。
[0046]信息图案3的标记31由透过可见光且吸收红外线的材料形成。因此，能够减低对显示面板24上显示的可见光区域的彩色显示图像的影响。
[0047]如图3所示，从数字笔10放射出的红外光113照射至数字笔10的前端所指的显示面板24的显示面。照射至显示面的红外光113透过显示面板24到达漫反射片48，在漫反射片48处漫反射。因此，红外光113的一部分向数字笔10侧反射。向数字笔10侧反射的红外光124通过信息图案3的形成区域。此时，在信息图案3中，在配置有标记31的区域红外光124被吸收，在未配置有标记31的区域红外光124透过。由此，通过利用读取部15接收向数字笔10入射的红外光124来读取信息图案3，从而能够检测出由形成在信息图案3上的标记31表示的位置信息(坐标信息)。
[0048][3.数字笔的结构]
[0049]接下来，说明数字笔10的详细结构。图4是表示数字笔10的概略结构的剖视图。
[0050]数字笔10具有圆筒状的主体壳体11、安装在主体壳体11的前端的笔尖部12、对作用于笔尖部12的压力进行检测的压力传感器13、出射红外光的照射部14、光学读取入射的红外光的读取部15、控制数字笔10的控制部16、向外部输出信号的发送部17、向数字笔10的各个部件供给电力的电源19。另外。数字笔10具有用于限制向读取部15入射的光的光量的光圈18a和光圈18b。光圈18a和光圈18b的详细情况见后述。
[0051]主体壳体11为与一般的笔相同的外形形状，被形成为圆筒状。笔尖部12被形成为尖端较细的形状。笔尖部12的前端带有不会损伤显示面板24的表面的程度的圆角。另夕卜，优选为笔尖部12的形状是用户易于识别显示面板24上所显示的图像的形状。
[0052]压力传感器13内置于主体壳体11中，并与笔尖部12的基端部连结。压力传感器13检测施加于笔尖部12上的压力，并将其检测结果向控制部16发送。具体而言，在用户使用数字笔10在显示面板24上记入文字等时，压力传感器13检测从显示面板24向笔尖部12施加的压力。即，压力传感器13在判断有无使用了数字笔10的用户的输入意图时使用。
[0053]照射部14设置在主体壳体11的前端部的例如笔尖部12的附近。照射部14例如由红外线LED构成。照射部14被设置成从主体壳体11的前端照射红外光。
[0054]读取部15具有物镜15a和摄像元件15b。物镜15a使从笔尖侧入射的光在摄像元件15b成像。物镜15a设置在主体壳体11的前端侧。在此，当在数字笔10的前端朝向显示装置20的显示面的状态下从照射部14照射红外光时，红外光透过显示面板24，并在位于显示面板24的背侧的漫反射片48处漫反射。其结果是，无论数字笔10的角度如何，透过显示面板24的红外光的一部分均向数字笔10侧返回。物镜15a中入射有从照射部14出射并在漫反射片48处漫反射的红外光。摄像元件15b设置在物镜15a的光轴上(即，摄像光学系统的光轴上)。摄像元件15b将摄像面上成像的光学像转换为电信号而生成图像信号，并将该图像信号向控制部16输出。摄像元件15b例如由CCD图像传感器或CMOS图像传感器构成。信息图案3由吸收红外光的材料(相对于红外光的透过率较低的材料)形成，详细情况见后述。因此，红外光几乎不会从信息图案3的标记31向数字笔10返回。另一方面，比标记31的区域多的红外光从标记31之间的区域返回。其结果是，在摄像元件15b上成像信息图案3的图案形状表现为黑色的光学像。
[0055]如图2所示,控制部16具有确定部16a和笔侧微机16b。确定部16a基于来自读取部15的图像信号，来确定显示面板24上的数字笔10的位置信息。详细而言，确定部16a根据从读取部15取得的图像信号取得信息图案3的图案形状，并基于图案形状来确定显示面板24上的笔尖部12的位置信息。通过确定部16a确定的与笔尖部12的位置有关的位置信息经由笔侧微机16b而向发送部17发送。笔侧微机16b控制数字笔10整体。笔侧微机16b由CPU和存储器等构成，并安装有用于使CPU工作的程序。
[0056]发送部17向外部发送信号。具体而言，发送部17向外部无线发送通过确定部16a确定的位置信息。发送部17与显示装置20的接收部22进行近距离无线通信。发送部17设置在主体壳体11中的与笔尖部12相反一侧的端部。
[0057]图5是用于说明来自照射部14的光的中心光线Lc到达反射片表面48a的点xc与物镜15a的光轴A和反射片表面48a相交的点xa之间的位置关系的概要图。
[0058]从作为光源的照射部14出射的光从面板表面32a入射至显示面板24中的、由从基片32直至面光源部件47的部件构成的层叠体组件M内，并在反射片表面48a处漫反射。面板表面32a是图3所示的基片32的最表面、即显示面板24的最表面。反射片表面48a是图3所示的漫反射片48的表面。面板表面32a和反射片表面48a(漫反射片48的片面)相互平行。需要说明的是，如图3所示，虽然层叠体组件M由多个部件构成，但在图5中为了便于说明，仅图示了面板表面32a和反射片表面48a。
[0059]在面板表面32a和反射片表面48a之间，作为形成有信息图案3的信息图案层而配置有光学薄膜40 (图5中未图示)。
[0060]在本实施方式中，照射部14以偏离物镜15a的光轴A的方式而配置。即，照射部14配置在摄像光学系统的光轴A上以外的位置处。另外，从照射部14出射的光的中心光线Lc的朝向相对于物镜15a的光轴A而倾斜。图5是以光轴A相对于面板表面32a和反射片表面48a垂直的方式使数字笔10的笔尖部12的前端与面板表面32a接触的垂直接触状态。在该垂直接触状态下，从照射部14出射的光的中心光线Lc通过层叠体组件M折射而到达反射片表面48a的焦点xc与光轴A和反射片表面48a相交的交点xa相比存在于X轴的正方向侧。S卩，在反射片48a上,交点xc与交点xa相比位于照射部14侧。通过这种结构，能够提高信息图案3的读取精度。
[0061]以下，说明详细内容。首先，说明图5中所使用的坐标系的定义。
[0062]在图5中将左右方向定义为X轴方向(右为正，左为负)，将上下方向定义为Y轴方向(上为正，下为负)。在图5中，物镜15a的光轴A与Y轴一致，面板表面32a与X轴一致。光轴A和面板表面32a的交点成为XY坐标系的原点。
[0063]将照射部14的发光中心的坐标设为(Xd)，将从照射部14出射的光的中心光线设为Lc，将从照射部14的发光中心(Xtl, Y0)向Y轴方向延伸而得到的线段B与中心光线Lc所成的角度(即，照射部14相对于面板表面32a的倾斜角度)设为0L，将半值角设为Θ 1/2。半值角是指，在将光源上的轴上亮度(在图5中照射部14的中心光线Lc的亮度)设为I时，从相对于光源倾斜了 Θ的方向观察到的亮度的比例为0.5的角度。其中，将以发光中心(X0, Y0)为中心顺时针旋转的方向设为+方向的角度。
[0064]组件厚D是层叠体组件M的Y方向上的厚度，是从面板表面32a直至反射片表面48a的距离。此时，将层叠体组件M的等效折射率设为η。等效折射率η是将层叠体组件M视为单一部件时的折射率，假设光线在层叠体组件M内直线前进。
[0065]另外，将上述垂直接触状态下的、数字笔10在面板表面32a上的摄影范围设为W。在图5中，作为摄影范围W图示了 X轴方向上的范围。
[0066]从照射部14出射的光线主要被照射至以倾斜角度Θ L的中心光线Lc为中心，半值角度土 θ1/2的角度范围内。用相对于中心光线Lc为+侧的半值角度表示的光线(称为上侧光线Lu)的光线角度是Θ L+θ1/2，用相对于中心光线Lc为-侧的半值角度表示的光线(称为下侧光线Ld)的光线角度是0L-01/2。
[0067]如图5示意性所示，中心光线Lc在面板表面32a处按照斯涅尔定律以由等效折射率η等决定的折射角度折射，在层叠体组件M内直线前进，并在反射片表面48a处漫反射。需要说明的是，实际上，在层叠体组件M内，光在折射率固定的区域内直线前进，在折射率发生变化的界面光发生折射。
[0068]在此，当将在面板表面32a折射时的光线的入射角度设为Θ i，将折射角度设为Θ r时，中心光线Lc到达反射片表面48a的位置的X坐标xc用数学式(I)?(3)表示。
[0069]Θ i = Θ L, sin Θ i = nX sin Θ r...(I)
[0070]xc = XO-YO X tan Θ L-DX tan Θ r...(2)
[0071]xc = XO-YO X tan Θ L-D X tan (sin-1 (sin Θ L/n))…(3)
[0072]同样地，上侧光线Lu到达反射片表面48a的位置的X坐标xu用数学式(4)?(6)表不。
[0073]Θ i = Θ L+ Θ 1/2, sin Θ i = η X sin Θ r...(4)
[0074]xu = XO-YO X tan ( Θ L+ θ 1/2) -DX tan θ r...(5)
[0075]xu = XO-YO X tan ( θ L+ θ 1/2) -DX tan (sin-1 (( θ L+ θ 1/2) /η))…(6)
[0076]下侧光线Ld到达反射片表面48a的位置的X坐标xd用数学式(7)?(9)表示。
[0077]Θ i = Θ L- Θ 1/2, sin Θ i = nX sin Θ r...(7)
[0078]xu = XO-YO X tan ( Θ L- θ 1/2) -DX tan θ r...(8)
[0079]xu = XO-YO X tan ( θ L- θ 1/2) -DX tan (sin-1 (( θ L- θ 1/2) /η))…(9)
[0080]因此，反射片表面48a上的X轴方向上的主照明范围W’(从上侧光线Lu到达反射片表面48a的点xc直至下侧光线Ld到达反射片表面48a的点xd的范围)用数学式(10)表不。
[0081]W， = xd-xu
[0082]= YOX (tan ( Θ L- Θ 1/2) -tan ( Θ L+ Θ 1/2) ) +D X (tan (s in-1 ( ( Θ L- θ 1/2) /n)-sirT1 (( θ L+ θ 1/2)/η))...(10)
[0083]一般情况下，在摄影范围内照明不均越少且越是明亮的照明，则信息图案3的识别率越好，其结果是坐标检测率提高。
[0084]本实施方式的显示控制系统100被构成为，表示中心光线Lc的到达位置的X坐标xc满足xc > O的条件。在此,在反射片表面48a处未发生完全漫射,实际上在反射光中包含镜面反射成分。因此，与朗伯(Lambert)光源不同，在X轴方向的-侧具有相对较强的指向性。在反射片表面48a处反射及漫射的光线接下来在层叠体组件M内以直线状前进，并在面板表面32a处折射,从而从层叠体组件M出射。此时,在面板表面32a上形成与x坐标xc相比X轴方向的-侧相对较亮，与X坐标xc相比X轴方向的+侧相对较暗的照明分布。因此，通过设为满足xc > O的条件的结构、即通过使X坐标xc与摄影范围W的中心相比靠X轴方向的+侧，从而能够抑制在摄影范围W内照明不均。
[0085]在此，说明xc ( O的情况。在xc彡O的情况下，在面板表面32a上形成与X坐标xc相比X轴方向的-侧相对较亮、最亮的照明分布偏离摄影范围W、且与X坐标xc相比X轴方向的+侧相对更暗的照明分布。因此，在xc ( O的情况下，容易在摄影范围W内产生照明不均，导致信息图案3的识别率恶化，其结果是，坐标检测率降低。
[0086]需要说明的是，对于照射部14出射的光的中心波长满足xc > O这样的条件。例如，照射部14出射中心波长为850nm以上的红外光。另外，xc > O这样的条件例如在物镜15a的光轴相对于反射片表面48a倾斜45度、且数字笔10的笔尖部12的前端与显示面板24的表面接触的状态下也成立。
[0087]并且，当将反射片表面48a上的上述主照明范围设为W’时，优选满足W < W’(即，与摄影范围W相比，反射片表面48a上的主照明范围W’更大)这样的条件。通过这种结构，在反射片表面48a处漫反射的光的分布的宽度变大。其结果是，由于在摄影范围W内进一步减少照明不均，因此信息图案3的识别率较好，结果使坐标检测率进一步提高。
[0088]反之，当W < W’时，在反射片表面48a处漫反射的光的分布的宽度变小。其结果是，容易在摄影范围W内发生照明不均，导致信息图案3的识别率恶化，结果使坐标检测率降低。
[0089]图6是表不在面板表面32处产生的反射成分与光圈18b之间的位置关系。
[0090]如图6所示，在本实施方式中，用于限制光量的光圈18a设置在透镜镜筒9内。而且，除光圈18a以外，设置有视场角控制用的光圈(开口部件:小孔)18b。需要说明的是，在图6中，为了便于光线的说明，用虚线图示光圈18b。另外，光圈18b能够设置在用图6的尺寸线L表示的范围内的任意位置处。光圈18b的开口的大小只需根据配置光圈18b的位置适当变更即可。在此，虽然在面板表面32a处产生了从照射部14出射的光的反射成分，但通常在充分偏离摄影范围W的位置处产生的反射成分不会朝向透镜镜筒9，因此不存在问题。但是，在本实施方式中，存在还在中心光线L在摄影范围W的外周的外侧附近反射这种条件下使用的可能性。如图6所示，如果没有光圈18b，则该反射成分将从面板表面32a朝向透镜镜筒9并在透镜镜筒9内反射、漫射。由此，产生重影、眩光，在读取信息图案3时将成为错误的主要原因。其结果是，数字笔10的坐标检测率大幅度恶化。
[0091]在本实施方式中，设置视场角控制用的开口部件18b(小孔)。也可以相对于开口部件18b的开口部来设定照射部14的位置及倾斜，以使照射部14的光的中心光线Lc不会入射至透镜镜筒9中。因此，能够抑制因视场角以外的光线在透镜镜筒9内反射、漫射而引起的重影、眩光的产生。并且，通过该开口部件18b，能够同时还具有抑制被笔尖部12反射的来自照射部14的反射光的效果。
[0092]图7表示本实施方式的变形例。图7的数字笔10在配置有R侧照射部14R及L侧照射部14L这2个光源这一点上与图5所示的结构不同。
[0093]如图7所示，也可以在面板表面32a上使笔尖部12的前端的中心的位置与摄影范围W的中心的位置彼此不同。换言之，也可以使笔尖部12的前端的中心的位置偏离物镜15a的光轴。另外，R侧照射部14R和L侧照射部14L也可以配置成相对于物镜15a的光轴非对称。并且，R侧照射部14R和L侧照射部14L的倾斜角度Θ L也可以彼此不同。
[0094]视场角控制用的光圈18b的开口部配置在与R侧照射部14R、L侧照射部14L相比靠Y轴方向的+侧、且与透镜镜筒9相比靠Y轴方向的-侧的位置处。
[0095]存在R侧照射部14R的光线在面板表面32a处发生反射，因过亮而使摄影图像饱和结果导致无法进行坐标检测的情况。在这种情况下，将使用的照射部14从R侧照射部14R向L侧照射部14L切换，通过L侧照射部14L来照明。此时，由于L侧照射部14L的反射条件角度与R侧照射部14R的反射条件角度不同，因此，能够在使用R侧照射部14R照明的情况和使用L侧照射部14L照明的情况这两种情况下摄影图像均不饱和的条件下以任意角度进行坐标检测。
[0096]需要说明的是，虽然本实施例例示了配置有2个照射部14的情况，但优选至少I个照射部14满足上述条件(xc > O)。
[0097][4.信息图案的详细情况]
[0098]图8是表示标记31的配置图案的图。在图8中，为了说明标记31的位置，作为假想的线(实际上不存在的线)而记载了第I基准线54和第2基准线55。第I基准线44和第2基准线55相互正交。在图8中，通过例如以等间隔排列的多个第I基准线和例如以等间隔排列的多个第2基准线55而形成了格子。
[0099]各个标记31配置在从第I基准线54和第2基准线55的交点向沿着第I基准线54的延伸方向、或第2基准线55的延伸方向的四个方向的任一个方向移位(偏移)的位置上。具体而言，标记31采用图9(a)?(d)的任一个配置。在图9(a)的配置中，标记31配置在第I基准线54和第2基准线55的交点的上侧的位置上。在将该配置数值化时用“I”来表示。在图9(b)的配置中，标记31配置在第I基准线54和第2基准线55的交点的右侧的位置上。在将该配置数值化时用“2”来表示。在图9(c)的配置中，标记31配置在第I基准线54和第2基准线55的交点的下侧的位置上。在将该配置数值化时用“3”来表示。在图9(d)的配置中，标记31配置在第I基准线54和第2基准线55的交点的左侧的位置上。在将该配置数值化时用“4”来表示。各个标记31根据其配置图案在数字笔10中用“I”到“4”的数值来表示。
[0100]而且，如图8(b)所示，将6标记X6标记的区域作为I个单位区域50，通过单位区域50所包含的36个标记31形成I个信息图案3。通过将单位区域50所包含的36个标记31的每一个标记设置成图9所示的“I”?“4”的某一个配置，从而能够形成具有彼此不同的信息的、庞大数量的信息图案3。在光学薄膜40上全部的信息图案3成为彼此不同的图案。
[0101]对这些信息图案3的每一个信息图案附加信息。详细而言，各个信息图案3表示每个单位区域50的位置坐标。即，当用6标记X6标记的单位区域50来分割光学薄膜40时，各个单位区域50的信息图案3表示该单位区域50的位置坐标。在图8(b)中，区域50a的信息图案3表示区域50a的中心位置的位置坐标，区域50b的信息图案3表示区域50b的中心位置的位置坐标。当在图8(b)中笔尖向右下斜向移动时，数字笔10所读取的区域50从区域50a变化为区域50b。这种信息图案3的图案形成(编码)、坐标转换(译码)的方法例如可以使用如日本特开2006-141061号公报所公开的公知的方法。
[0102][5.标记的材料]
[0103]标记31由透过可见光(波长400?700nm的光)、且吸收红外光(波长700nm以上的光)的材料形成。标记31例如由吸收波长800nm以上的红外光的材料形成。具体而言，标记31由相对于可见光具有90%以上的透过率、且相对于红外光具有50%以下(例如20%以下)的透过率的材料形成。例如，标记31可以由相对于红外光透过率为10%的材料形成。
[0104]作为这样的材料，例如举出二亚铵系(^ 〃 ? 二々^系)、酞花青系、花青系等化合物。这些材料可以单独使用，也可以混合使用。作为二亚铵系化合物，优选包含二亚铵盐系化合物。二亚铵盐系化合物具有近红外线区域的吸收量大、吸收域宽、可见光区域的透过率高的特性。二亚铵盐系化合物能使用市售品，例如优选日本化药株式会社制的KAYAS0RB系列(Kayasorb IRG-022，IRG-023, IRG-024等)、日本卡利特(力一'J ”)株式会社制的CIR-1080，CIR-1081, CIR-1083, CIR-1085等。花青系化合物能使用市售品，例如优选株式会社ADEKA制的TZ系列(ΤΖ-103，ΤΖ-104，ΤΖ-105等)、日本化药株式会社制的CY-9，CY-10 等。
[0105][6.动作]
[0106]接下来，说明以这种方式构成的显示控制系统100的动作。图10是表示显示控制系统100的处理流程的流程图。以下，说明用户使用数字笔10在显示装置20上笔输入(记入)文字的情况。
[0107]首先，当显示控制系统100的电源接通时，在步骤Sll中，数字笔10的笔侧微机16开始监视作用在笔尖部12上的压力。压力传感器13进行该压力的检测。当通过压力传感器13检测到压力时(是)，笔侧微机16判断为用户正在对显示装置20的显示面板24笔输入文字，并进入步骤S12。在未通过压力传感器13检测到压力的期间(持续为否的期间)内，笔侧微机16重复步骤S11。需要说明的是，当数字笔10的电源接通时，照射部14开始红外光的照射。也可以在压力传感器13检测到压力时，从照射部14出射红外光。
[0108]在步骤S12中，数字笔10的读取部15检测形成在显示面板24上的信息图案3。在此，从照射部14照射出的红外光在上述的漫反射片48处漫反射，一部分的红外光向数字笔10侧返回。而且，向数字笔10侧返回的红外光几乎不透过信息图案3的标记31。主要是透过了标记31之间的区域的红外光到达物镜15a。而且，红外光经由物镜15a而被摄像元件15b受光。物镜15a被配置成接收来自显示面板24上的笔尖部12所指示的位置的反射光。其结果是，显示面板24的显示面上的笔尖部12的指示位置的信息图案3被摄像元件15b摄像。这样，读取部15光学读取信息图案3。读取部15取得的图像信号被发送给确定部16a。
[0109]在步骤S13中，确定部16a从图像信号取得信息图案3的图案形状，并基于该图案形状来确定显示面板24的显示面上的笔尖部12的位置。详细而言，确定部16a通过对所获得图像信号实施规定的图像处理，从而取得信息图案3的图案形状。然后，确定部16a根据所取得的图案形状中的标记31的排列算出是哪个单位区域50?标记Χ6标记的单位区域)，并且根据单位区域50的信息图案来确定该单位区域50的位置坐标(位置信息)。确定部16a通过与信息图案3的编码方法相对应的规定的运算，将信息图案3转换为位置坐标。所确定的位置信息被发送给笔侧微机16b。
[0110]然后，在步骤S14中，笔侧微机16b经由发送部17而向显示装置20发送位置信息。
[0111]从数字笔10发送的位置信息通过显示装置20的接收部22接收。所接收的位置信息从接收部22被发送给显示侧微机23。在步骤S15中，显示侧微机23在接收到位置信息时，以变更显示表面24的显示面中的与位置信息相对应的位置处的显示内容的方式控制显示面板24。在该例子中，由于是文字的输入，因此在显示面板24的显示面上的与位置信息相对应的位置处显示点。
[0112]然后，在步骤S16中，笔侧微机16b判断由用户实施的笔输入是否还在继续。在压力传感器13检测到压力的情况下，笔侧微机16b判断为由用户实施的笔输入还在继续，并返回至步骤S12。而且，通过反复进行从步骤S12到步骤S16的流程，追随数字笔10的笔尖部12的移动，在显示面板24的显示面上的笔尖部12的位置处连续地显示点。最终，与数字笔10的笔尖部12的轨迹相对应的文字显示在显示装置20的显示面板24上。
[0113]另一方面，在步骤S16中，压力传感器13未检测到压力的情况下，笔侧微机16b判断由用户实施的笔输入不再继续，结束处理。
[0114]这样，显示装置20将显示面板24的显示面上的数字笔10的前端的轨迹显示在显示面板24上。由此，能够进行使用了数字笔10的向显示面板24的手写输入。
[0115]需要说明的是，虽然在以上的说明中说明了记入文字的情况，但显示控制系统100的使用方法并不限定于此。不限于文字(数字等)，还可以记入记号及图像等是自不待言的，还可以如使用橡皮那样使用数字笔10，消去显示在显示面板24上的文字及图形等。即，显示装置20通过追随数字笔10的前端的移动，连续地消去显示面板24上的数字笔10的前端的位置处的显示，从而能够消去显示面板24上的与数字笔10的前端的轨迹一致的部分的显示。并且，还可以如使用鼠标那样使用数字笔10，使显示在显示面板24上的光标移动、或选择显示在显示面板24上的图标。即，可以使用数字笔10来操作图形用户界面(⑶I)。这样，在显示控制系统100中，根据数字笔10所指示的显示面板24上的位置，进行向显示装置20的输入，显示装置20根据该输入进行各种显示控制。
[0116][7.实施方式的效果]
[0117]如上所述，本实施方式的显示控制系统100具备显示装置20和读取形成在显示装置20上的信息图案3的数字笔10。数字笔10具备对显示装置20出射光的至少I个以上的照射部14和对从显示装置20反射的光进行摄像的读取部15。显示装置20具备形成有标记31的光学薄膜40和配置在光学薄膜40的背面侧并漫反射来自照射部14的光的漫反射片48。照射部14以偏离读取部15的光轴A的方式而配置。在将从光轴A朝向照射部14的方向设为第I方向(X轴正方向)的情况下，从照射部14出射的光的中心光线Lc和漫反射片48相交的点与光轴A和漫反射片48的交点相比存在于第I方向(X轴正方向)侦U。即，在读取部15的光轴A相对于漫反射片48的片面垂直、且数字笔10的笔尖部12的前端与显示面板24接触的垂直接触状态下，从照射部14出射的光的中心光线Lc到达漫反射片48的点与读取部15的光轴A和漫反射片48相交的点相比位于照射部14侦U。
[0118]通过这种结构，能够抑制在摄影范围W内照射不均。其结果是，能够提高信息图案3的读取精度。
[0119]另外，在垂直接触状态下，被来自照射部14的光中的、具有最大亮度的一半以上的亮度的光线照射的漫反射片48上的主照明范围Ψ比读取部15的显示面板24的表面32a上的摄像范围W大。例如，在主视观察显示面板24的情况下，摄像范围W整体位于主照明范围W’内。通过这种结构，在摄影范围W内照明不均进一步减少，因此信息图案3的识别率良好，其结果是坐标检测率进一步提高。
[0120](其他实施方式)
[0121]如以上所述，作为本申请中公开的技术的例示，说明了实施方式I。然而，本公开的技术并不限定于此，还可以应用于进行了适当变更、置换、附加、省略等的实施方式。另外，也可以将上述实施方式I中所说明的各个构成要素组合而成为新的实施方式。因此，以下例示其他实施方式。
[0122]虽然在上述实施方式I中，作为显示装置列举液晶显示器为例而进行了说明，但并不限定于此。显示装置20只需是等离子显示器、有机EL显示器、或无机EL显示器等能够显示文字、图像的装置即可。另外，显示装置20也可以是像电子纸这样显示面自由变形的装置。
[0123]另外，显示装置20也可以是笔记本PC或便携式平板显示器。并且，显示装置20还可以是电视或电子黑板等。
[0124]虽然在上述实施方式I中，采用了将形成有信息图案3的光学薄膜40配置在滤色器44上的结构，但并不限定于此。也可以是在滤色器44上直接形成标记31的结构。
[0125]数字笔10或显示装置20可以具有对接收来自数字笔10的位置信息的输入而进行的处理进行切换的切换部。具体而言，也可以构成为，在数字笔10上设置开关，并能够通过该开关来切换文字等的输入、文字等的消去、光标的移动、以及图标的选择等。或者，也可以构成为，在显示装置20上显示用于切换文字等的输入、文字等的消去、光标的移动、以及图标的选择等的图标，并能够使用数字笔10选择这些图标。并且，也可以在数字笔10、显示装置20上设置相当于鼠标的右键、鼠标的左键的开关。由此，能够进一步提高GUI的操作性。
[0126]另外，上述实施方式I的数字笔10及显示装置20的结构为一个例子，并不限定于此。
[0127]另外，虽然在上述实施方式I中，通过无线通信进行数字笔10与显示装置20之间的信号的发送接收，但并不限定于此。数字笔10和显示装置20也可以以有线的方式连接，并经由该有线来进行信号的发送接收。
[0128]另外，虽然在上述实施方式I中，通过数字笔10进行位置信息的确定，并将该位置信息向显示装置20发送，但并不限定于此。图11是其他实施方式所涉及的显示控制系统200的框图。图11所示的数字笔210具有压力传感器13、照射部14、读取部15、控制部216和发送部17。压力传感器13、照射部14、读取部15和发送部17的结构与上述实施方式I相同。控制部216具有笔侧微机16b，而不具有实施方式I的确定部16a。S卩，控制部216不根据从摄像元件15b输入的图像信号来确定数字笔210的位置信息，而是将该图像信号向发送部17输出。这样，从数字笔210发送通过摄像元件15b摄像得到的图像信号。图11所示的显示装置220具有接收来自外部的信号的接收部22、控制显示装置220整体的显示侧微机23、显示图像的显示面板24、确定数字笔(210)的位置的确定部240。接收部22、显示侧微机23以及显示面板24的结构与上述实施方式I相同。在显示面板24上形成有多个信息图案3。接收部22接收从数字笔210发送的图像信号，并将该图像信号发送给确定部240。确定部240具有与上述实施方式I中的数字笔10的确定部16a相同的功能。根据该结构，如图12所示，数字笔210通过摄像元件15b取得信息图案3的图像(步骤S22)，该图像信号从数字笔210被向显示装置220发送(步骤S23)。而且，显示装置220的确定部240根据从数字笔210接收的图像信号确定数字笔210的位置(步骤S24)。除此以外的处理与上述实施方式I相同。
[0129]需要说明的是，在显示控制系统200的数字笔210中，也可以在取得信息图案3的图像之后，进行图像处理降低数据量，之后，将图像处理后的信号向显示装置220发送。SP，也可以为，只要数字笔10、210对表示与数字笔10、210所指示的显示面板24上的位置有关的信息的信息图案3进行摄像，与位置有关的信息可以以任意状态从数字笔10、210向显示装置20、220发送。显示装置20、220根据所接收的与位置有关的信息进行各种显示控制。
[0130]另外，确定显示面板24上的数字笔的位置的确定部也可以作为与数字笔10和显示装置20分体的控制装置而设置。例如，在具有显示器装置(显示装置的例子)和PC主体(控制装置的例子)的台式PC中附加了数字笔的显示控制系统中，在显示器装置的显示面板上形成有信息图案3。数字笔光学读取信息图案3并向PC主体发送。而且，PC主体可以根据信息图案3确定数字笔的位置，并命令显示器装置进行与该确定位置相对应的处理。
[0131]另外，虽然在上述实施方式I中，仅将压力传感器13用于判断是否作用有压力，但并不限定于此。例如，也可以构成为，基于压力传感器13的检测结果检测压力的大小。由此，能够读取压力的连续的变化。其结果是，能够根据压力的大小，使通过笔输入而显示的线的粗细、浓度发生变化。
[0132]需要说明的是，虽然在上述实施方式I中，使用压力传感器13检测有无数字笔10的输入，但并不限定于此。也可以构成为，在数字笔10上设置用于切换笔输入的开启/关闭的开关，在该开关接通时判断为存在笔输入。在该情况下，即使数字笔10不与显示面板24的表面接触，也能够进行笔输入。另外，显示装置20也可以使显示面板24的表面以规定振动数振动。在该情况下，可以构成为，显示装置20通过检测由数字笔10与显示面板24的表面接触而产生的振动数的变化，来检测有无笔输入。
[0133]虽然在上述实施方式I中，子像素是长方形形状，但并不限定于此。子像素可以是三角形或平行四边形等形状，也可以是将这些形状组合而成的形状。子像素的形状只要是显示装置能够输出文字、图像的形状即可。另外，黑矩阵也可以与子像素的形状相对应地适当变更。
[0134]另外，在上述实施方式I中，标记31配置在第I基准线54或第2基准线55上。但是，如图13所示，标记31也可以配置在从第I基准线54和第2基准线55的交点起向相对于第I基准线54及第2基准线55倾斜方向移位了的位置处。
[0135]需要说明的是，标记31的配置图案并不限定于此。由于信息图案3的编码可以采用任意方法，因此只需根据所采用的编码方法来变更标记31的配置图案即可。
[0136]另外，用于配置标记31的第I基准线54及第2基准线55并不限定于第I实施方式。例如，第I基准线54既可以规定在黑矩阵45基准线54上，也可以规定在子像素上。并且，可以任意选择将第I基准线54规定在哪种颜色的子像素上。对于第2基准线55也是同样地。
[0137]虽然在上述实施方式I中，通过6标记X 6标记的单位区域50形成信息图案3，但并不限定于此。构成单位区域的标记31的个数可以根据数字笔10、显示装置20的设计而适当设定。另外，信息图案3的结构并不限定于规定区域内所包含的标记31的各自配置的组合。只要信息图案3能够表示确定的位置信息，则编码方法并不限定于上述第I实施方式。
[0138]虽然在上述实施方式I中，用矩形形状的标记31构成信息图案3，但并不限定于此。也可以代替矩形形状的标记31，通过由三角形等图形或字母等文字表示的标记来构成信息图案3。例如，标记31也可以形成于子像素区域的整面。
[0139]虽然确定部16a通过运算将信息图案3转换为位置坐标，但并不限定于此。例如，也可以采用如下方式，即，确定部16a预先存储全部的信息图案3和与该每个信息图案3相对应的位置坐标，确定部16a将取得的信息图案3对照预先存储的信息图案3与位置坐标之间的关系，从而确定位置坐标。
[0140]如以上所述，作为本公开的技术的例示，说明了实施方式。并为此提供了附图及详细的说明。
[0141]因此，在附图及详细说明所记载的构成要素中，不仅包含用于解决课题所必需的构成要素，还包含为了例示上述技术而不是解决课题所必需的构成要素。因此，不能因为这些不是必需的构成要素记载于附图、详细的说明中，而直接将这些不是必需的构成要素认为是必需的。
[0142]另外，上述的实施方式是为了例示本公开的技术的实施方式，因此，能够在权利要求书的范围内或其等同的范围内进行各种变更、置换、附加、省略等。
[0143]工业实用性
[0144]如以上所说明地那样，本公开对于通过读取装置光学读取形成在显示面板上的信息图案的显示控制系统等有用。
[0145]符号说明
[0146]10数字笔
[0147]11主体壳体
[0148]12笔尖部
[0149]13压力传感器
[0150]14照射部
[0151]15读取部
[0152]16控制部
[0153]17发送部
[0154]19 电源
[0155]20显示装置
[0156]100显示控制系统。
【权利要求】
1.一种显示控制系统，其具备显示图像的显示面板和光学读取形成在所述显示面板上的信息图案的读取装置，其中， 所述读取装置具备: 对所述显示面板出射光的至少I个以上的光源； 对从所述光源出射并在所述显示面板反射的光进行摄像的摄像光学系统， 所述显示面板具备: 形成有所述信息图案的信息图案层； 配置在所述信息图案层的背面侧，并漫反射来自所述光源的光的反射层， 所述光源配置在所述摄像光学系统的光轴上以外的位置处， 在所述摄像光学系统的光轴相对于所述反射层垂直、且所述读取装置与所述显示面板接触的垂直接触状态下，从所述光源出射的光的中心光线到达所述反射层的点与所述摄像光学系统的光轴和所述反射层相交的点相比位于所述光源侧。
2.根据权利要求1所述的显示控制系统，其中， 在所述垂直接触状态下，被来自所述光源的光中的、具有最大亮度的一半以上的亮度的光线照明的所述反射层上的主照明区域比所述摄像光学系统进行摄像的所述显示面板的表面上的摄像范围大。
3.一种读取装置，其光学读取显示面板的信息图案，所述显示面板具有形成有所述信息图案的信息图案层和配置在所述信息图案层的背面侧并漫反射光的反射层，其中， 所述读取装置具备: 对所述显示面板出射光的至少I个以上的光源； 对从所述光源出射并在所述显示面板反射的光进行摄像的摄像光学系统， 所述光源配置在所述摄像光学系统的光轴上以外的位置处， 所述读取装置被构成为，在所述摄像光学系统的光轴相对于所述反射层垂直、且该读取装置与所述显示面板接触的状态下，从所述光源出射的光的中心光线到达所述反射层的点与所述摄像光学系统的光轴和所述反射层相交的点相比位于所述光源侧。
【文档编号】G06F3/042GK104137041SQ201380010574
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】松木大三郎 申请人:松下电器产业株式会社